预应力硬态切削的热力耦合模型及数值模拟

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2008, Vol. 36 ›› Issue (4): 18-22.

预应力硬态切削的热力耦合模型及数值模拟

彭锐涛¹叶邦彦¹唐新姿²刘雄伟²

1. 华南理工大学机械工程学院, 广东广州 510640; 2. 湘潭大学机械工程学院, 湖南湘潭 411105

收稿日期:2007-06-04 修回日期:2007-08-27 出版日期:2008-04-25 发布日期:2008-04-25
通信作者: 彭锐涛（1982-），男，博士生，主要从事先进制造技术和CAD／CAM／CAE技术的研究． E-mail:pengruitao@126．com
作者简介:彭锐涛（1982-），男，博士生，主要从事先进制造技术和CAD／CAM／CAE技术的研究．
基金资助:
广东省自然科学基金资助项目（040324）

Coupled Thermo-mechanical Model for Pre-stress Hard Cutting Process and Numerical Simulation

Peng Rui-tao¹ Ye Bang-yan¹ Tang Xin-zi² Liu Xiong-wei²

1. School of Mechanical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China ; 2. School of Mechanical Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105, Hunan, China

Received:2007-06-04 Revised:2007-08-27 Online:2008-04-25 Published:2008-04-25
Contact: 彭锐涛（1982-），男，博士生，主要从事先进制造技术和CAD／CAM／CAE技术的研究． E-mail:pengruitao@126．com
About author:彭锐涛（1982-），男，博士生，主要从事先进制造技术和CAD／CAM／CAE技术的研究．
Supported by:
广东省自然科学基金资助项目（040324）

摘要/Abstract

摘要： 基于预应力切削原理,分析了工件材料的本构关系、刀屑接触面的摩擦模型以及热控制方程等切削模拟中的关键技术.采用任意拉格朗日-欧拉方法（ALE）和网格自适应技术实现了切屑的分离,建立了预应力切削的三维热力耦合有限元模型.对轴承套圈的预应力硬态切削过程进行了模拟,获得了不同预应力条件下的切削力、切削温度和已加工表面残余应力的分布规律,并与实验数据进行了比较和分析.结果表明,两者具有较好的一致性.

关键词: 预应力, 硬态切削, 耦合模型, 数值模拟, 残余应力

Abstract:

Based on the principle of pre-stress cutting, a coupled thermo-mechanical model with regard to pre-stress cutting on hardened bearing ring is established, chip separation is achieved by applying the arbitrary Lagrangian Eulerian method (ALE) and adaptive mesh technique. Several critical technologies, such as the material constitutive relationship of workpiece, contact surface friction model and thermal control equation are considered and implemented in pre-stress cutting simulation. Some numerical simulation results, such as the cutting forces, cutting temperatures and residual stress distributions in the machined surface are discussed and compared with experimental data, which show good consistency.

Key words: pre-stress cutting, coupled thermo-mechanical, numerical simulation

彭锐涛叶邦彦唐新姿刘雄伟 . 预应力硬态切削的热力耦合模型及数值模拟[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2008, 36(4): 18-22.

Peng Rui-tao Ye Bang-yan Tang Xin-zi Liu Xiong-wei . Coupled Thermo-mechanical Model for Pre-stress Hard Cutting Process and Numerical Simulation[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2008, 36(4): 18-22.

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